掺铥离子(Tm3+)激光器的输出波长在2μm附近，处于人眼的安全波段和大气窗口，在激光测距、光电对抗、激光雷达、医学诊断和治疗等领域应用前景广泛。掺铥钒酸钆(Tm3+:GdVO4)具有热导率高、受激吸收截面大、泵浦吸收带宽和吸收峰值波长更接近AlGaAs LD的输出波长等优点，是性能优良的2μm波段激光晶体。本文主要进行LD端面泵浦掺铥钒酸钆激光器的理论设计和实验研究。主要内容如下：　　 (1)测量了Tm3+:GdVO4晶体的室温偏振和非偏振吸收光谱，计算了晶体的吸收系数和吸收截面，并根据互易定理计算了发射截面。根据吸收光谱数据，利用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+离子在GdVO4晶体中的J-O强度参数、振子强度、荧光寿命以及积分发射截面等光谱参数。　　 (2)利用准三能级速率方程和腔内光传输方程，在考虑泵浦对基态能级粒子数的耗尽效应的情况下，推导出了端面泵浦掺Tm3+连续激光器的泵浦吸收效率、斜效率、激光振荡阈值、输出激光光强和功率等显式解析表达式。利用获得的显式解讨论了输出镜反射率和Tm3+:GdVO4晶体长度等因素对激光器振荡阈值、输出功率等激光器性能的影响。同时分析和讨论了泵浦吸收饱和效应对激光器性能的影响，分析表明泵浦吸收饱和效应会导致泵浦吸收效率下降，从而增加阈值，降低输出功率。　　 (3)分析了泵浦吸收饱和效应对Tm3+:GdVO4激光晶体的热透镜效应的影响。利用ABCD光学传输矩阵理论，对Tm3+: GdVO4激光器的谐振腔进行了设计，并分析和讨论了输出镜曲率半径、谐振腔腔长、热透镜焦距等参数对腔稳定性和腔模式匹配的影响。　　 (4)设计并制作了Tm3+:GdVO4激光器的制冷散热系统和腔镜膜系等实验装置，使用平平、平凹谐振腔结构，进行LD端面泵浦Tm3+: GdVO4激光器实验研究。